RU2638584C2 - Периферия полупроводниковых приборов с повышенной устойчивостью к ионизирующему излучению - Google Patents
Периферия полупроводниковых приборов с повышенной устойчивостью к ионизирующему излучению Download PDFInfo
- Publication number
- RU2638584C2 RU2638584C2 RU2015149312A RU2015149312A RU2638584C2 RU 2638584 C2 RU2638584 C2 RU 2638584C2 RU 2015149312 A RU2015149312 A RU 2015149312A RU 2015149312 A RU2015149312 A RU 2015149312A RU 2638584 C2 RU2638584 C2 RU 2638584C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- periphery
- semiconductor devices
- ionizing radiation
- groove
- power semiconductor
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 38
- 230000005865 ionizing radiation Effects 0.000 title claims abstract description 22
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 claims 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 3
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 5
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
Landscapes
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области силовых полупроводниковых приборов, изготавливаемых на эпитаксиальном кремнии. В силовых полупроводниковых приборах с повышенной устойчивостью к ионизирующему излучению, изготавливаемых на эпитаксиальном кремнии с вертикальным перемещением носителей тока и содержащих эпитаксиальный слой, активную область и периферию, в качестве периферии используется канавка шириной от 2 до 6 микрон, глубиной не менее толщины эпитаксиального слоя, стенки и дно которой покрыты слоем термического окисла кремния толщиной от 0,5 до 2 микрон, остальной объем канавки заполнен защитным наполнителем для повышения устойчивости к ионизирующему излучению. В результате такой конструкции периферии полупроводникового прибора ионизирующее излучение, попадающее в область периферии и за ее пределы под прямым углом, не изменяет электрические свойства полупроводникового прибора. Излучение, направленное под углом в сторону полупроводникового прибора, попадающее за пределами канавки, значительно ею ослабляется или отражается. Изобретение обеспечивает повышенную устойчивость полупроводниковых приборов к ионизирующему излучению. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области силовых полупроводниковых приборов, изготавливаемых на эпитаксиальном кремнии.
Известны конструкции силовых полупроводниковых приборов на эпитаксиальном кремнии с вертикальным перемещением носителей тока (вертикальный диод, вертикальный ДМОП - транзистор, вертикальный БТИЗ и другие), содержащие непосредственно полупроводниковый прибор и периферию в виде углубленных диффузионных областей по периметру основного перехода, перекрытие основного перехода токопроводящим электродом над окисной изоляцией, дополнительные периферийные кольца, изолированные от основного перехода, периферию в виде токопроводящей спирали вокруг основного перехода, а также комбинации перечисленных периферийных областей.
Основным недостатком перечисленных устройств периферий являются их размерные характеристики: ширина и глубина, а также наличие слоя полупроводника в периферии, объединенного с активной областью полупроводникового прибора.
Суть недостатков состоит в том, что при воздействии ионизирующего излучения объем кремния в области периферии подвергается изменениям, которые ухудшают расчетные характеристики полупроводникового прибора, такие как обратный ток и пробивное напряжение.
Другим недостатком является использование части площади полупроводникового прибора для создания периферий, что ухудшает характеристики приборов во включенном состоянии.
Известно изобретение, патент США US 6762128 «Apparatus and method for manufacturing a semiconductor circuit» от 13 июля 2004 года, взятое за прототип. Недостатком прототипа является недостаточная защищенность полупроводникового прибора от воздействия ионизирующего излучения.
Целью изобретения является изготовление полупроводниковых приборов с повышенной устойчивостью к ионизирующему излучению. Технический результат достигается тем, что периферия полупроводниковых приборов с повышенной устойчивостью к ионизирующему излучению в силовых полупроводниковых приборах, изготавливаемых на эпитаксиальном кремнии с вертикальным перемещением носителей тока, содержащих эпитаксиальный слой, активную область и периферию, которая отличается тем, что в качестве периферии используется канавка шириной от 2 до 6 микрон, глубиной не менее толщины эпитаксиального слоя, стенки и дно которой покрыты слоем термического окисла кремния толщиной от 0,5 до 2 микрон, остальной объем канавки заполнен защитным наполнителем для повышения устойчивости к ионизирующему излучению. Канавка в процессе изготовления полупроводникового прибора заполняется частично термическим окислом кремния, а частично защитным наполнителем, выполненным из металла или другого токопроводящего материала, среднетемпературного (450-750 градусов Цельсия) или низкотемпературного (ниже 450 градусов Цельсия) стекла или из сильно легированного кремния, что расширяет варианты защиты полупроводниковых приборов от воздействия радиации. Ширина канавки значительно меньше ее глубины.
На фиг. 1 представлен пример конструкции диода, стойкого к ионизирующему излучению, содержащего канавку 1, эпитаксиальный слой 2, термический окисел кремния 3 (SiO2), защитный наполнитель 4, активную область 5 (эпитаксиальный слой 2, ограниченный кольцевой канавкой 1), внешний слой 6 полупроводникового материала.
В результате такой конструкции периферии полупроводникового прибора ионизирующее излучение, попадающее в область периферии и за ее пределы под прямым углом, не изменяет электрические свойства полупроводникового прибора. Излучение, направленное под углом в сторону полупроводникового прибора, попадающее за пределами канавки 1, значительно ею ослабляется или отражается. В результате на полупроводниковый прибор воздействует ионизирующее излучение, попадающее только в активную область 5.
Так как периферия, состоящая из канавки 1 заполненной частично термическим окислом кремния 3, а частично защитным наполнителем 4, занимает меньшую площадь в сравнении с традиционными, то появляется возможность увеличить площадь активной области 5 полупроводникового прибора. Увеличение площади активной области 5 позволяет частично скомпенсировать ухудшение характеристик в результате ионизирующего излучения, чем косвенно дополнительно улучшается стойкость к ионизирующему излучению.
Claims (6)
1. Периферия полупроводниковых приборов с повышенной устойчивостью к ионизирующему излучению в силовых полупроводниковых приборах, изготавливаемых на эпитаксиальном кремнии с вертикальным перемещением носителей тока, содержащих эпитаксиальный слой, активную область и периферию, отличающаяся тем, что в качестве периферии используется канавка шириной от 2 до 6 микрон, глубиной не менее толщины эпитаксиального слоя, стенки и дно которой покрыты слоем термического окисла кремния толщиной от 0,5 до 2 микрон, остальной объем канавки заполнен защитным наполнителем для повышения устойчивости к ионизирующему излучению.
2. Периферия полупроводниковых приборов с повышенной устойчивостью к ионизирующему излучению в силовых полупроводниковых приборах по п. 1, отличающаяся тем, что защитный наполнитель выполнен из токопроводящего материала.
3. Периферия полупроводниковых приборов с повышенной устойчивостью к ионизирующему излучению в силовых полупроводниковых приборах по п. 1, отличающаяся тем, что защитный наполнитель выполнен из среднетемпературного стекла.
4. Периферия полупроводниковых приборов с повышенной устойчивостью к ионизирующему излучению в силовых полупроводниковых приборах по п. 1, отличающаяся тем, что защитный наполнитель выполнен из низкотемпературного стекла.
5. Периферия полупроводниковых приборов с повышенной устойчивостью к ионизирующему излучению в силовых полупроводниковых приборах по п. 1, отличающаяся тем, что защитный наполнитель выполнен из сильного легированного поликремния.
6. Периферия полупроводниковых приборов с повышенной устойчивостью к ионизирующему излучению в силовых полупроводниковых приборах по п. 1, отличающаяся тем, что защитный наполнитель выполнен из металла.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015149312A RU2638584C2 (ru) | 2015-11-17 | 2015-11-17 | Периферия полупроводниковых приборов с повышенной устойчивостью к ионизирующему излучению |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015149312A RU2638584C2 (ru) | 2015-11-17 | 2015-11-17 | Периферия полупроводниковых приборов с повышенной устойчивостью к ионизирующему излучению |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2015149312A RU2015149312A (ru) | 2017-05-22 |
| RU2638584C2 true RU2638584C2 (ru) | 2017-12-14 |
Family
ID=58877848
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015149312A RU2638584C2 (ru) | 2015-11-17 | 2015-11-17 | Периферия полупроводниковых приборов с повышенной устойчивостью к ионизирующему излучению |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2638584C2 (ru) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030143811A1 (en) * | 2001-08-15 | 2003-07-31 | Joseph Benedetto | Method for radiation hardening N-channel MOS transistors |
| US6730969B1 (en) * | 2002-06-27 | 2004-05-04 | National Semiconductor Corporation | Radiation hardened MOS transistor |
| US6762128B2 (en) * | 2000-06-09 | 2004-07-13 | Bae Systems | Apparatus and method for manufacturing a semiconductor circuit |
| RU2379786C1 (ru) * | 2008-09-02 | 2010-01-20 | Открытое акционерное общество "Воронежский завод полупроводниковых приборов - сборка" | Периферия полупроводникового прибора, нейтрализующая влияние зарядов на стабильность обратных утечек и пробивного напряжения |
| US20110084324A1 (en) * | 2009-10-09 | 2011-04-14 | Texas Instruments Incorporated | Radiation hardened mos devices and methods of fabrication |
| US8252642B2 (en) * | 2005-10-14 | 2012-08-28 | Silicon Space Technology Corp. | Fabrication methods for radiation hardened isolation structures |
| US20130285147A1 (en) * | 2012-04-25 | 2013-10-31 | Fethi Dhaoui | Compact tid hardening nmos device and fabrication process |
| US20130313650A1 (en) * | 2012-05-25 | 2013-11-28 | Microsemi Soc Corp. | Tid hardened mos transistors and fabrication process |
-
2015
- 2015-11-17 RU RU2015149312A patent/RU2638584C2/ru active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6762128B2 (en) * | 2000-06-09 | 2004-07-13 | Bae Systems | Apparatus and method for manufacturing a semiconductor circuit |
| US20030143811A1 (en) * | 2001-08-15 | 2003-07-31 | Joseph Benedetto | Method for radiation hardening N-channel MOS transistors |
| US6730969B1 (en) * | 2002-06-27 | 2004-05-04 | National Semiconductor Corporation | Radiation hardened MOS transistor |
| US8252642B2 (en) * | 2005-10-14 | 2012-08-28 | Silicon Space Technology Corp. | Fabrication methods for radiation hardened isolation structures |
| RU2379786C1 (ru) * | 2008-09-02 | 2010-01-20 | Открытое акционерное общество "Воронежский завод полупроводниковых приборов - сборка" | Периферия полупроводникового прибора, нейтрализующая влияние зарядов на стабильность обратных утечек и пробивного напряжения |
| US20110084324A1 (en) * | 2009-10-09 | 2011-04-14 | Texas Instruments Incorporated | Radiation hardened mos devices and methods of fabrication |
| US20130285147A1 (en) * | 2012-04-25 | 2013-10-31 | Fethi Dhaoui | Compact tid hardening nmos device and fabrication process |
| US20130313650A1 (en) * | 2012-05-25 | 2013-11-28 | Microsemi Soc Corp. | Tid hardened mos transistors and fabrication process |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2015149312A (ru) | 2017-05-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI590449B (zh) | Silicon carbide semiconductor device, method of manufacturing the silicon carbide semiconductor device, and method of designing the silicon carbide semiconductor device | |
| JP6584857B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JP6561611B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JP6698697B2 (ja) | 絶縁ゲートパワー半導体デバイスおよびそのデバイスの製造方法 | |
| US8564059B2 (en) | High-voltage vertical power component | |
| JP6416056B2 (ja) | 半導体装置 | |
| US9443841B2 (en) | Electrostatic discharge protection structure capable of preventing latch-up issue caused by unexpected noise | |
| JP6980692B2 (ja) | 絶縁ゲートパワー半導体デバイスおよびその製造方法 | |
| JP2018536294A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| US20110049593A1 (en) | Semiconductor Component | |
| JP2014063771A (ja) | 半導体装置 | |
| JP2016111207A (ja) | 電力用半導体装置 | |
| JP6299658B2 (ja) | 絶縁ゲート型スイッチング素子 | |
| JP2019117867A (ja) | 半導体装置 | |
| US20130248925A1 (en) | Power semiconductor device | |
| RU2638584C2 (ru) | Периферия полупроводниковых приборов с повышенной устойчивостью к ионизирующему излучению | |
| US20160079350A1 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| JP5498929B2 (ja) | 酸化物層を有する半導体部品 | |
| JP6624101B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JP6438247B2 (ja) | 横型半導体装置 | |
| US20150123241A1 (en) | Semiconductor device | |
| JP2016027675A5 (ru) | ||
| TWI730994B (zh) | 功率ｍｏｓ場效電晶體及製造功率ｍｏｓ場效電晶體的方法 | |
| US20150123200A1 (en) | Semiconductor device | |
| JP2012049428A5 (ru) |